Macrocyclictyypeillä

Macrocyclictyypeillä viitataan suurikokoisiin rengasmaisisiin orgaanisiin yhdisteisiin, joiden rakenne muodostuu useasta atomin muodostamasta suljetusta renkaasta. Makrocyklinen topologia antaa sisätilan, jonka avulla yhdisteet voivat sitoa vieraita molekyylejä tai ioneja. Makrocykli on keskeinen käsite supramolekulaarisessa kemiassa ja koordinoinnissa, ja sen ominaisuudet vaikuttavat sekä sitoutumiseen että reaktiivisuuteen.

Tyypillisiä makrocyklistyyppejä ovat esimerkiksi crown ethers (kruunaaineet), cyclodextrins, calixarenes, cryptands sekä porphyrin- ja phthalocyanine-makrocyklet. Näillä ryhmillä on erilaisia sisätilan rakenteita, heteroatomtutkimuksia ja konformaatioita, mikä johtaa erilaisiin isäntä–vieras -vuorovaikutuksiin sekä koordinointikykyyn. Lisäksi macrocyclic-kompleksointi ilmenee vahvana isäntä-molekyylien sitoutumisena metallien tai muiden ioni- ja molekyylimassojen ympärille.

Syntetisointi ja suunnittelu ovat usein haastavia, koska rengasrakenteen muodostuminen on entropialtaan epäedullista. Siksi makrocyclien valmistuksessa käytetään strategioita kuten korkean diluution reaktiot, macrolactonization/macrolactamization, ring-closing metathesis sekä templaattoreita (metalli- tai aniontapahtuma), jotka ohjaavat oikean rengasrakenteen syntymistä.

Sovellukset kattavat isäntä–vieras -kompleksoinnin, katalyysin, lääkeannostelun, kuvantamisen ja sensoroinnin. Makrocykliä hyödynnetään myös materiaalitekniikassa sekä koordinointi- ja diagnostisissa sovelluksissa, joissa tarkan tilavuuden ja modulaation tarve on keskeinen.

Esimerkkejä makrocyklistä ovat 18-crown-6, cyclodextrins, calixarenes, cryptands, porphyrins ja cucurbiturils. Lisätietoa löytyy supramolekulaarisen kemian lähteistä ja koordinointi- kumppanalyseista.